3.4. Условия работы насосов в сеть

Работа насосной установки определяется как самим насосом, так и сетью. Для установившегося режима работы насосной установки необходимо соблюдение материального и энергетического балансов, т. е. чтобы и .

Характеристикой сети называется зависимость потребного для работы напора от расхода. Потребный напор сети при данной подаче определяется разностью удельных энергий в конце (точка 2) и начале (точка 1) сети и величиной потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений (рис. 80).

Из условий энергетического баланса и с учетом напора насоса найдем напор сети по формуле

. (3.14)

Согласно уравнению Д. Бернулли

(3.15)

и

, (3.16)

где и – потери энергии на линии всасывания и на линии нагнетания; и − скоростные напоры во всасывающем и напорном резервуарах.

Заменив в (3.14) параметры и согласно (3.15), (3.16) их значениями, получим

. (3.17)

Здесь – потенциальная часть удельной энергии сети, не зависящая от расхода.

Из гидравлики известно, что гидравлическое сопротивление сети, так же как и разность скоростных напоров, пропорционально квадрату скоростей, а следовательно, и квадрату расходов, т. е.

.

Тогда напор сети

_.

Графически зависимость от Q (рис. 81) выражается параболой с вершиной в точке и . Нанесем на этот график кривую H−Q для насоса, получим в месте их пересечения рабочую точку А, соответствующую установившемуся режиму работы насоса. Если изменять характеристику сети, то точка А будет перемещаться по кривой H−Q. Таким образом, при работе данного насоса на сеть его подача и напор зависят от характеристики сети.

3.5. Регулирование работы насосов

Установившийся режим работы насосной установки определяется равенством подачи и напора насоса расходу и сопротивлению сети.

Величину подачи и напора, соответствующую данному режиму находят по точке пересечения напорной характеристики насоса с характеристикой сети, называемой рабочей точкой. Для получения иного значения расхода в сети требуется изменить положение рабочей точки. Этого можно достичь, изменив или характеристики насоса, или характеристики сети.

Процесс изменения положения рабочей точки и называется регулированием работы насосной установки.

1. Изменение характеристики сети. Существуют различные способы изменения характеристики сети. К ним относятся: дросселирование, байпасирование и изменение статической составляющей напора.

Наиболее простым и широко используемым способом регулирования подачи является дросселирование, заключающиеся в искусственном изменении сопротивления сети путем открытия или закрытия задвижки, устанавливаемой в линии нагнетания.

При дополнительном открытия задвижки характеристика сети смещается вправо и рабочая точка перемещается из положения А₂ в А₁ (рис. 82, а). П ри этом подача возрастает на величину , а величина дросселируемого напора уменьшается на .

Аналитически регулирование задвижкой можно записать в следующем виде:

,

где − коэффициент сопротивления задвижки, зависящий от величины её открытия.

Таким образом, постепенно открывая задвижку, можно плавно регулировать расход сети в диапазоне от до .

Дросселирование – мало экономичный способ регулирования, так как на задвижке теряется, превращается в тепло часть создаваемого насосом напора. Кроме того, при уменьшении подачи из-за несоответствия потока жид- кости размерам проточной части происходит интенсивный износ основных

деталей насоса, возникают недопустимые осевые усилия на ротор.

Регулирование байпасированием предполагает перепуск части жидкости из линии нагнетания в линию всасывания насоса. Общую напорную характеристику насосной установки (рис. 82, б) получают, суммируя подачи основного и дополнительного трубопроводов при постоянных значениях напора. Включение дополнительного трубопровода обеспечивает уменьшение напора насоса (от до ) и увеличение подачи (от до ). Это приведет к уменьшению расхода в основной сети (от до ). При этом, через байпасную сеть, во входную воронку колеса насоса поступает расход – .

Байпасирование целесообразно применять для насосов, имеющих кривую потребляемой мощности, снижающуюся при увеличении подачи, например осевых. В этом случае включение байпасной линии приведет к уменьшению расхода в основной сети и к переводу насоса на режим большей подачи и меньшей потребляемой мощности.

2. Изменение характеристики насоса. Наиболее распространенным способом изменения характеристики насоса являются: изменение скорости вращения рабочего колеса; поворот лопастей рабочего колеса (осевого насоса); изменение закрутки на входе в рабочее колесо.

Рабочая характеристика насоса снимается при постоянной скорости вращения рабочего колеса . Для определения параметров насоса при новой скорости вращения требуется пересчитать характеристику насоса со скорости на новую скорость вращения . Такой пересчет производится по формулам подобия, причем, поскольку диаметр не меняется, .

В результате

. (3.18)

Соотношения (3.18) показывают, что при изменении скорости вращения каждая точка кривой H−Q перемещается по параболе (рис. 82, в). Поскольку режим работы при этом сохраняется, то КПД точек а и можно считать одинаковыми.

Мощность вычисляют по формуле

.

При таком способе регулирования отсутствуют непроизводительные потери в системе «насос – сеть», так как на всех режимах напор насоса соответствует сопротивлению сети; некоторые незначительные потери возникают только из-за отклонения режима работы насоса от оптимального. Однако, оценивая энергетические показатели регулирования насоса по скорости вращения, нужно учитывать и характеристику самого провода. Например, если для снижения скорости используется гидромуфта, потери в которой растут с увеличением скольжения, то это приводит к снижению фактической эффективности данного способа регулирования.